東京天文台

東京都三鷹市にあり、東京大学に付属する天文台です。
ここでは、天文学についてのいろいろなしごとをしています。

まず、恒星の位置をくわしく調べ日本全国で標準となる正しい時刻を決めるしごとをしています。

これには、子午環・写真天頂筒・水晶時計・原子時計などの器械が活躍しています。

また、小惑星・彗星・人工衛星の観測は65センチ屈折望遠鏡・シュミットカメラなどでおこなわれます。

日本アルプスの乗鞍岳にあるコロナ観測所、岡山県鴨方町竹林寺山にある岡山天体物理観測所および埼玉県堂平山観測所も東京天文台に属し、宇宙の研究に活躍しています。

緯度観測所

岩手県水沢市にあります。地球の自転の有様を、くわしく調べるためにおかれています。

1898年の国際会議で、北緯39度8分にある世界の6か所に観測所をおくことが決められました。
そのうちの1つが水沢の緯度観測所ですでに70年あまり、観測を続けています。

また、ここは1962年から国際極運動観測事業中央局になっています。

花山天文台

京都の東山連峰の1つにあって、京都大学に付属しています。
この天文台では、60センチの反射望遠鏡が活躍し月の面や火星の面の研究がさかんにおこなわれています。

生駒山太陽研究所は、大阪府と奈良県の境にある生駒山にあり60センチ反射望遠鏡などで太陽を研究しています。

そのほか、旭川・仙台・名古屋・福井などに小さな天文台があります。

ウィルソン山・パロマー山天文台

アメリカ西武にあります。ウィルソン山は、ロサンゼルスの北東約50キロメートル（標高174メートル）にあります。

そして、口径258センチと150センチの反射望遠鏡・塔望遠鏡があります。

パロマー山は、ロサソゼルスの南東約200キロメートル（標高1870メートル）のところにあります。
1948年に完成した508センチ反射望遠鏡は世界最大のもので宇宙の謎を研究しています。

リック天文台

アメリカ中部、サンフランシスコの東300キロメートル（標高180メートル）のハミルトン山上こあります。
口径91センチの屈折望遠鏡のほかに205センチ反射望遠鏡ができあがり活躍しています。

ヤーキス天文台

シカゴの北、約100キロメートルのところにあります。
口径100センチの望遠鏡を屈折型としては、世界最大のものです。
星の距離にたいへん活躍しました。

このほか、マクドナルド天文台・ドミニオン天文台デビッド＝タンラップ天文台があります。

グリニッジ天文台

イギリスのグリニッジ天文台は、1675年、遠洋航海に必要な星の位置を、精密に決めるために建てられた天文台です。

世界でも、歴史の古いものです。
経度の0度は、この天文台の子午線の位置を通っていることも有名です。

今は、サセックス州ハーストモンソーにうつされ1965年、249センチ反射望遠鏡がつけられました。

オート＝プロバンス天文台

南フランスのサンミッシェルにあります。
193センチ反射望遠鏡は、ヨーロッパ中の天文学者に活用されています。

ソ連の天文台

ソ連では、レニングラードの南にあるプルコボい天文台が1839年いらい活躍しています。

近頃では、黒海に近いクリミヤ天文台に口径264センチ反射望遠鏡ができあがり、活躍をはじめました。

しかし、天文台のしごとは、これだけではありません。

太陽・月・星などの有様を休みなく観測しまだまだたくさんある宇宙の謎を解くために天文学者たちは、いろいろ苦心しています。

このように、私たちの暮らしとは、直接関係のうすいしごともこつこつと毎日続けられているのです。

世界には、大きな天文台だけで、300ほどもあります。

このたくさんの天文台は、お互いに手をつなぎあって研究をすすめています。

天体の研究のためには、いろいろな国の大勢の人が、力をあわせなければならないからです。

太陽の研究

東京の天文台では、昼間、空か晴れているかぎりたえず太腸の観測をしています。

望遠鏡の焦点のところに、白紙をおき投影法によって、毎日、黒点の有様をスケッチしています。
白斑や紅えんは、分光太陽写真儀や分光太陽望遠鏡で写真をとりまた、爆発現象の起こるのを監視しています。

太陽のスペクトル（7色の虹模様）は塔望遠鏡を使って観測します。

これはシースロットを使い、太陽に光を地下室の中に導きその室内にある大きなプリズム分光器（切り口が三角形になったガラスの柱に光をあててその光をわける器械）や、回折格子（よく磨いた金属面、またはガラスの平面に1センチについて5000～7000本の細い線を等間隔にひいたもの）を使い、スペクトル写真をとります。

太陽のコロナは、日食のとき以外にもコロナグラフとにいう、特別なしかけで撮影します。
しかし、空かあまりすんでいなくてほこりの多いときには使えないので高山の頂上に観測所をおいています。

日本では、北アルプスの乗鞍岳に東京天文台のコロナ観測所があり1年中、コロナの形・明るさ・コロナの出すスペクトル線などの研究を続けています。

月と星の研究

東京天文台にある65センチ望遠鏡は屈折型としては、日本でいちばん大きなものです。
筒の後ろのほうに写真かん板・をおき、天体写真を撮ることができます。

これで、月や惑星の表面の模様を研究しまた、衛星で、小惑星・彗星などの位置を決めることができます。

また、焦点のところに光電管（光を電気にかえる真空管）をおき星の明るさを決めることができ、変光星の明るさの変化を調べ星の明るさの研究から、正しい距離を決めたりします。

また、月の後ろに星が隠されるえんべい現象を観測し月の動きの詳しい研究をします。

恒星・惑星・月などの位置を詳しく調べるには子午環や子午儀を使います。

岡山天体物理観測所

1960年に岡山県の鴨方町にある竹林寺山に建設された天文台は岡山天体物理観測所という名前です。
ここでは主に、恒星のいろいろな性質を研究しています。

この観測町には、口径188センチと口径91センチの大小2個の望遠鏡があります。

大きいほうの望遠鏡は、焦点にかん板をおき月・惑星・星雲などの写真を撮ることができますがまた分光器を使って、星のスペクトルの写真を撮ることもできます。

星のスペクトルには、何本もの細い黒線があらわれます。
この線のあらわれかたを調べると星がどのような元素からできているかがわかります。

また、温度や圧力はどのくらいか星の表面では、ガスがどのような動きをしているかということがよくわかるのです。

このように、分光器を使った観測は、星の世界の有様を調べるのにいちばん大事なしごとです。

小さいほうの望遠鏡には、焦点のところに光電管をつけ反射鏡によって集められた星の光を電気にかえ電流の強さによって、星の明るさを調べるのです。

この2つの望遠鏡は、夜の観測だけをおこない昼間はドーム（まる屋根）いし、太陽の熱が室内に入るのをふせぎます。

夜、星を観測するときに室内と室外の温度があまり違うと器械や反射鏡の表面の状態がかわったり、まわりの空気が揺れて拡大された星の像がぼやけたりします。

星がまたたくのは地球をとりまく空気の揺らぎによっておこるのですがこのため、星の像もぼやけます。

せっかく、性能のよい望遠鏡を使っても途中の空気によって、性能が落ちては困ります。

天文台が岡山に建てられたのは晴れた夜が多いというほかに空気の揺らぎが少なく、はっきりした星の像が見られるからです。

時刻を決める

正しい時刻を決めるには写真天頂筒を使い、天頂を通る星を監視します。
これで、天文台で動かしている水晶時計や原子時計のすすみや遅れを監視しています。

このようにして決められた正しい時刻は分秒報時という短波放送で、世界中に伝えられます。
また、ラジオの時報によって、私たちの家庭にまで伝えられるのです。

暦をつくるしごと

暦は、私たちの生活に深い関係があります。この暦のもとになる計算をするのが、天文台です。

天文台では太陽・月・惑星の見える位置、日の出・日の入り、月の出・月の入りの時刻、春分・夏至・秋分・冬至・日食・月食の起こる様子などを、くわしく計算します。

この計算は、毎年、暦象年表というかたちで本になっています。

カレンダーなど私たちが日常に使う暦は、みなこの本をもとにしています。

赤道儀

長い時間、同じ星を観測するとき望遠鏡を台につけておくと天の日周運動によって星はすぐに望遠鐘から見えなくなります。

星の動きにあわせて、動かすことのできる望遠鏡を赤道儀といいます。

赤道儀のおもな部分は、極軸と赤緯軸との2本の軸です。
極軸は地球の自転軸にあわせ、天の北極、南極に向いた1本の軸です。
赤緯軸は、これに直角に向いた軸で先に望遠鏡の筒が直角についています。

この2本の軽のまわりに鏡筒をまわすと天のどの方向にも向けることができます。

いちど、ある星を視野（見える範囲）にいれればあとはモータや重りのしかけで、望遠鏡は極軸ごといつまでも日周連動をおいかけて同じ星をねらえるようになっています。

赤道儀のいろいろ

赤道儀こは、いろいろの型があります。

いちばんふつうにあるのは、極軸を中央の一か所でささえたものでドイツ式といい、東京天文台の65センチ望遠鏡の赤道儀がそれです。

大望遠鏡では極軸の両端2か所で支えられているものがありこれをイギリス式といいます。

1960年、岡山天体物理観測所に完成した188センチ望遠鏡はこの型です。

また、極軸の先に2本の手がわかれこれに望遠鏡のついているのをフォーク式といいます。
岡山天体物理複測所の91センチ望遠鏡がその一例です。

アメリカのパロマー山天文台の508センチ望遠鏡ウィルソン山天文台の258センチ望遠鏡はこれらとは違った特別の型の赤道儀を使っています。

このほか、日周運動をおいかける機械としてはシーロスタットがあります。

これは2枚の平面鏡の組み合わせでやはり、極軸のまわりにその1つの鏡を回転させ日周運動で動く太陽からの光を、定まった方向に反射させつものです。

糖の上のドームの頂上におき、太陽研究によく使われます。
天体観測にはこのほかに、子午儀という器械を使います。

これは、望遠鏡を東西こ向いた水平の軸で支えたもので望遠鏡の筒先は、子午線（真北・真上・真南をむすぶ線）にそってだけ動きます。

天体の子午楾を通る時刻をはかり星の赤経、赤緯や時刻を決めるのに使われます。

午儀に星の赤緯を読み取るための目もりの環をつけた大型の機械を子午環といいます。

近頃では、時刻を決めるのに写真天頂筒という機械を使っています。
これは、真上を向くようにとりつけたカメラで真上近いところで、子午線を通る星の動きを、かん板上に記録します。

人工衛星を撮影するにはとくに口径比　（レンズの直径を焦点距離で割った値）の小さい明るいカメラを使います。

東京天文台にあるのは、べーカーナン＝シュミットカメラでとくに明るく、また人工衛星の軌道にあわせてすばやく筒先を動かす装置がついています。

望遠鏡は、そのしくみの上から、大きくわけて屈折型と反射型の2つにわかれます。

屈折型望遠鏡

望遠鏡の筒先に凸レンズをつけたもので、星からきた光は筒の後ろ側に集まり、像をむすびます。
この像が接眼レンズの焦点の内側にくるようにして天体の像を大きく拡大してみます。

また、この像のところにフィルムや写真かん板をおくと天体写真を撮ることができます。

天体望遠鏡のレンズは、色によって像がぼやける（色収差）ことをふせぐために、2枚レンズの組み合わせを使っています。

反射型望遠鏡

これは、凸レンズのかわりに、凹面鏡を使って像をつくりできた像を接眼レンズで拡大してみるものです。

凹面鏡の前にできた像は見ることができないのでもういちど反射させて観測しやすいところに導いてみます。

また、屈折型と同じく、接眼鏡でながめたりかん板をおいて写真を撮ったりします。

反射鏡というのは、まるいガラス板を凹面に磨いたもので表面ンは反射がよいようにメッキしてあります。

天体望遠鏡のはたらきは、おもに、天体の姿を拡大することもう1つは天体の光を集めることです。

金星・火星・土星などの惑星、あるいは月の表面上の細かい様子を調べるには、大きく拡大することが必要です。

このためには、焦点距離の長いレンズや、反射鏡を使います。

天体の位置や動きについて、小さな角度を測定するにも大きく拡大しなければなりません。

恒星からくる光は、とても暗いので、写真を撮ったり、スペクトルを調べたりするにはいちどにたくさんの光を集めることが必要です。

このためには、さしわたし（口径）の大きいレンズや反射鏡を使います。

望遠鏡に入ってくる星の光の量はレンズの面積に比例します。

人間の目のさしわたしは、7ミリほどですがたとえば、さしわたし7センチのレンズをつけた望遠鏡は肉眼よりも200倍の光を集めることができます。

電波望遠鏡

太陽は光や熱を放射していますが、電波も出しています。
これはラジオの電波よりは、ずっと短い波長のものでまたずっと力の弱いものです。

しかし、大きなアンテナと、性能のよい受信機を使って捕えることができます。

大型アンテナには、お椀型のものが多く世界でいちばん大きいものは、直径300メートルもあります。

これは、地面に固定したものですが光の望遠鏡のようにいろいろな方面に動かせる式のものでは直径91メートルが最大です。

これらは、どちらもアメリカにありますが日本には直径30メートルの可動式があります。

このアンテナは光の望遠鏡では対物レンズあるいは反射鏡にあたります。

室内におかれた受信機は写真のかん板あるいは光電管の役目をするものです。

これによって太陽ばかりではなく天の川・ガス星雲あるいはほかの宇宙、金星・木星などの惑星からくる電波も研究しています。

電波望遠鏡は、雨や曇りの日でも、観測できるのが大きな強みです。

月面探査ロケット

アメリカの月面着陸成功については、月面探査ロケットによる月面調査がかぎりなくすすめられていたのです。

まず1964年7月にうちあげたレインジャ一1号はテレビカメラによる月面の写真織影に成功し1967年の8号・9号といずれも月面の様子を地球におくってきています。

さらにアメリカは、月面をくわしく調査するため一連のルナ＝オービターの月衛星をうちあげています。
この衛星は月のまわリをまわる、いわゆる孫衝星といわれるものです。

1966年にうちあげられたルナ＝オービター1号は月面写真の試し撮りに成功しました。
そして、つきつぎにうちあげられた月衛星は月の表側だけでなく、裏側の様子も撮影したくさんの写真をおくってきました。

このルナ＝オービターとならんで、アメリカは月の地形や地質調査する目的でサ－ベイヤーをうちあげています。

このサーベイヤー月ロケットは月の表面に軟着陸して調査するものです。

とくに、1967年4月にうちあげたサーベイヤー3号同じ年の5月にうちあげた5号の調査によると月の表面は、湿った砂地のようなわりあい柔らかい地面でその成分は地球にもよく見られる火成岩である玄武岩に似ているといわれています。

このような実験によって月面が人間の直陸にも安全であることが確かめられたのです。

実際に月面降りたった宇宙飛行士の話や写真によると月面は細かい炭の粉のように柔らかく色はかっ色であることがわかりました。

ソ連も月面の科学的調光を目的とする月ロケット、ルナをうちあげています。
このロケットは、アメリカのルナ＝オービターやサーベイヤーと同じような、月のまわりをまわる月衛星や月の表面に軟着陸して、月の地形や地質を調べるものです。

これら、アメリカ・ソ連の一連の月面探査ロケットはいずれも大成功のうちにおわりたくさんの月に関する資料をえることができました。

惑星ロケット

月を越えて、隣りの惑星である金星や火星を調べるロケットもいろいろ試みられています。

その最初は、1961年にソ連がうちあげた金星1号と翌年、火星に向けてうちあげた火星1号がそれです。しかし、いずれも失敗におわりました。

その後、1965年11月にうちあげた金星2号は金星から2万4000キロメートル離れたところ通過しさらに4日後にうちあげた金星3号は、見事金星に命中しました。

金星3号の成功により、1967年10月にうちあげた金星4号ははじめて金星の表面の軟着陸に成功しいままでよくわからなかった近世の表面や内部の様子を知るうえで貴重な資料を地球に送ってきました。

それによると、近世の大気の濃さは地球の15倍、温度は280度で大部分は二酸化炭素であることが確認されました。

さらにソ連は、1969年1月、金星4号・5万号をうちあげ金星の人気や温度などをよりくわしく調べようとしています。

いっぽうアメリカは、1962年、金星にむけてうちあげたマリナー2号は金星から3万キロメートルのところまで近づき大気の温度などを観測するのに成功しました。

さらに、1964年にうちあげたマリナー4号は火星の上空1万キロメートルのところに達し火星の表面を撮影するのに成功しています。

その写真によると火星の表面にも月に見られる火口のような地形がたくさんあることがわかります。

このように、地球と同じ仲間の金星や火星の調査がすすめられています。

月旅行が実現するころには、つぎの目的であるこれら惑星への旅が、いよいよ本格的に計画されることでしょう。

そして1962年には、アメリ力最初の人間衛星フレンド＝シップ＝セブン号が、地球を3周したのです。

それから同じ年の5月・10月、ついで翌年の5月には地球を22周しやつぎばやに実験を続け、このマーキュリー計画は成功のうちに終わりました。

つぎに、1963年から、宇宙開発計画の第2弾としてジェミニ計画がはじめられました。
この宇宙開発計画の目的は、宇宙遊泳・ランデブードッキング・宇宙船外での活動でした。

1963年3月にうちあげられたジェミニ3号は世界ではじめて宇宙船の軌道をかえることに成功しました。

そして1965年12月には、史上はじめての宇宙ランデブーに成功し実に14日間の宇宙飛行記録をたてたのです。

1966年11月のジェミニ計画最後の目的である衛星船外での活動の成功で、この計画は大成功のうちに完了しました。

つぎにアメリカは、サターンロケットというまえよりもさらに強力なロケッ卜を用いて3人の人間を月におくるアポロ計画をすすめました。

1969年7月6日、アームスートロング、コリンズ、オルドリンの三飛行士を乗せたアポロ11号は人間としてはじめて月に着陸するのに成功しました。

そしてテレビカメラにより月面の様子や宇宙飛行士の活動の様子を地球におくってきました。

アポロ計画とは3人乗りの宇宙船がまず月のまわりをまわる軌道に乗った後ふたりが月探検用のロケットに乗り移って母船を離れます。

そして逆ロケッ卜をつかって月におりて探検したあとまた飛び上がって母船と出会い待っていたひとりといっしょになって地球に帰るという計画です。

アメリカは、アポロ計画を19号まで続ける予定です。
つぎの計画としては、月と地球の間に宇宙ステーションを飛ばしこのステーション基地として宇宙開発をすすめようとしています。

月ロケットの打ち上げ

1959年には、ソ連の3つの月ロケッ卜が、すばらしい成功をおさめました。
宇宙ロケット第1号は、重さ約1トン半という大きなものでした。

衛星は、月から7000キロメートルばかりのところを通過したのち太陽のまわりをまわる最初の人工惑星となりました。
つぎの第2号は、計算よりわずか2～3分しか違わない性格さで月面に命中したのです。

自動惑星間ステーション

ソ連は1959年10月には、第1号とほぼ同じ重さの宇宙ロケットをうちあげ、これを自動惑星間ステーションと名づけました。

この衛星に、月に近づき、月の裏側をまわって写真を撮ってからまた、地球の近くにかえってくるというたいへんな離れ技をやってのけたのです。

はじめてうつされた月の裏側の写真が発表されたときは世界中の人々の驚きは、たいへんなものでした。

人工衛星の回収に成功

アメリカは、いろいろの種類のロケットを実験したくさんの人工衛星をうちあげました。

1960年にうちあげられた、ディスカバリー13号ははじめて人工衛星の回収に成功したのです。

またソ連も同じ年、2匹ぼ犬などを乗せた人工衛星の回収に成功しました。
この人工衛星の回収の成功によって人間が宇宙を飛ぶことのできるあしがかりができたのです。

人間の宇宙飛行

1961年4月12日、ソ連は、人類最初の人間衛星をうちあげ見事に成功しました。

世界最初の宇宙飛行士となったガガーリン少佐を乗せたロケットは飛行時間わずか1時間48分ではありましたがロケット発射のときのたいへんな加速度や飛行中の無重力状態といいた宇宙飛行の大問題に人が立派に耐えられることを証明しました。

ソ連では、同じ年の8月、ボストーク1号が地球を18周することに成功し、さらに翌年には、2つの衛星船をつぎつぎにうちあげて連絡をとりながら飛行するという実験にも成功しました。

このほか、いろいろな実験の積み重ねによってついに人類最初の宇宙遊泳という大偉業がなしとげられました。

1965年にうちあげられたボスホート2号に乗ったレオノフ中佐は宇宙船から5メートル離れた宇宙空間にでて、10分間作業を続けたのち無事船内にもどることに成功したのです。

宇宙で人間が作業することは、2つの宇宙船をむすびつけたり宇宙ステーションをつくりあげるのにどうしても必要なことです。
この成功は、宇宙への進出に大きく一歩足を踏み出したことになります。

ソ連は1967年、いままでにない新型衛星船「ソユーズ」1号をうちあげました。

しかし、地球を18周したところで地上に降下する際パラシュートが開かず操縦士は墜死しました。
この実験の失敗は、はじめて人問を乗せて月のまわりをまわる宇宙船の計画を延期させざるをえませんでした。

ソユーズ1号の失敗後、同じ年の10月にうちあげた2つのコスモス衛星船は、地上からの電波による操縦でけで2つの衛生船をむすびつけるドッキングに成功しました。

さらに1968年4月にも2つの衛生船をドッキングさせることに成功しました。
1969年1月、ついにソ連は、ソユーズ4号と5号の友人衛生船のドッキングに成功しました。

そして、結合した状態のまま飛行を続けているあいだにソユーズ5号のふたりの飛行士が4号に乗りうつるという画期的な実験にも成功しました。

この成功は、ソ連が当面の目標としている宇宙ステーションを開発して、月だけでなく、他の惑星への旅行をする大きな足掛かりとなったのです。

人工衛星が飛び続けるわけ

いちど、秒速約8キロメー卜ルというスピードでうちあげた人工衛星に地球をまわるようになり、もう地表には落ちてきません。

実際には地上何百キロメートルという上空にもわずかな空気があるので、長いあいだには、少しずつスピードが落ちて落下しはじめ、ついには空気の濃いところに突入して燃えてしまいます。

しかし、この空気抵抗がなければ、衛星はいつまでも飛び続けます。
それは衛星の遠心力と地球の引力とがつりあって運動を続けるためです。

いいかえれば、衛星が地球と万万引力で引きあって引力にまかせて運動しているわけです。

この様子は、地上で投げられたボールが落ちてくる途中の状態と同じことです。

自由に落下してくる物体は、引力にまかせて動いていて少しもさからいません。
したがって、その物体の中では、もう地球に引かれているという感じつまり、重さは感じられないはずです。

もし、エレベーターのひもが切れて落ちたら中にいる人は、宙に浮いたように感じます。

このように、あとで述べる人間衛星などの場合衛星の中では人間の体も宙に浮いてしまいまったく重さを感じなくなります。

いわゆる無重量状態がおこるわけです。

人工衛星を回収するには

いっぽう、こうして飛んでいる衛星を地上に帰そうとか衛星から出て、地上に帰ってこようとなるとまた、1つの大きな問題があります。

衛星は、いま述べたように、引力にまかせて飛んでいるのですからそれ以上落ちるというこはありません。

仮に衛星に乗っている人が衛生から飛び降りたとしてもその人自身も衛星と同じスピードで引力とつりあって飛んでいるのですから、下へ落ちるということはなく、衛星とならんで飛び続けるだけです。

これがいわゆる宇宙遊泳ということになるわけです。

そこで、衛星を地上にかえそうとすればその軌道を地面と交わるようにするほかはありません。

つまり、衛星のスピードを少し遅くしてやればよいわけです。

衛星のスピードを遅くするには進行方向にロケットをふかしてブレーキをかける方法しかありません。

こうして、いわゆる逆口ケットを噴射してスピードを落としてやれば衛星の軌道は少しずつ小さくなって地表と交わるようになります。

これが衛星を地上に回収する原理ですがちょうど適当な場所に安全に回収するにはロケットの噴射を弱くして原則することロケットの向きを正しくすることそれに大気の濃いところに突入したときに生じる何千度という高い温度にたえる工夫をすることなどいろいろな難しい問題があります。

しかし、こうしたことがらが解決したおかげで人間衛星なども実現するようになったのです。

多段四季ロケットと人工衛星

ところで素晴らしく速いスピードをあたえて地球のまわりに、重い人工衛星を飛ばせることができたのはいうまでもなく、ロケットの進歩のおかげです。

とくに、三段ロケットとか四段ロケットというような多段式ロケットが工夫されたことが、成功した大きな鍵でした。

というのは、ただ1つのロケットでは、現在でも秒速3～4キロメートル出すのがせいぜいです。

ところが、ロケッ卜を、親・子・孫というようにつぎつぎに重ねた形にしていくとはじめ、親ロケッ卜が火をふいて飛び上がり、それから燃えつきると切り離して、子・孫ロケットの順に火をふくようになります。

このようにしておけば、子・孫のロケットは、それぞれ、その前までのロケットで得た、速さを受け継いでその上に、さらに大きな速さを、得るようになります。

そして最後には、人工衛星になれるような速さにすることができるのです。

しかし、親・子・孫ロケットと、つぎつぎに小さくしなければならずはじめのロケット全体の重さは、最後に衛星になる重さの100倍も1000倍も重いものが必要になります。

ですから、何十キロ、何百キロ、あるいは何トンというような大きな人工衛星をうちあげることは、たいへんな仕事になるわけです。

人工衛星

1957年10月4日、ソ連が第1号人工衛星のうちあげに成功したと発表しました。
そして、明け方の空を横切って飛ぶ、明るい星のような衛星が見られ衛星から送られてくるピピピという信号音を聞いたときには世界中の人々がたいへん驚きました。

それがわずか10年あまりのうちに今日では、地球をまわっている人工衛星が本体以外のものまでいれると、実に千何百個という、たいへんな数になります。

しかも、それぞれが、さまざまな目的に用いられるという大進歩をとげたのです。
ところで、こうした人工衛屋のいろいろについて知るにはまずその原理を理解することが大切です。

人工衛星の飛ぶ原理

一般の人々は、人工衛星が秒速8キロメートルというものすごスピードで、わずか1時間半あまりで地球を一周することに驚きました。

また、燃料もなしに、地球のまわりを飛び続けることも不思議に思われました。

しかし、人工衛星のようなものが地球のまわりをまわる理屈は、はやくから知られていました。

200年ちかくも昔、有名な科学者ニュートンが万有引力の法則を考えだしたときからそのわけは、わかっていたのです。

地球で投げ出された物体は小石でもボールでもすべてふたたび地上に落ちてきます。
これは、地球と投げられた物体が、引力で引き合っているからです。

しかし、仮にボールを水平に投げ出したとするとすでに投げたときよりも、バットで打ったときのほうが遠くまで飛んで地面に落ちます。

これは、バットで打ったときの力のほうが大きいからです。
そこで、このときのボールの道筋について考えてみましょう。

ボールが地面に落ちるということは、ボールが地表面とぶつかってそこで行き止まりになることです。

もし、地球がもっと小さいか、あるいは大きさがなくて重いだけの点のようなものだったとしたら地面というものはなく、ボールの道筋は行き止まりにならずにもっと続くわけです。

ニュートンは、地球に大きさがあってもなくてもその道筋は同じで、ボールと地球が引力で引きあって運動する場合ボールの道筋は、下の図のようになることを発見しました。

速さが遅いときは、ボールの道筋は図のアのように地球の中心をめぐるたいへん細長い楕円形になります。

ところが、速さが大きくなるとだんだん、イ・ウのようにまるく大きな楕円になるのです。

このように、落ちる…はだんだん遠くなりしたがってボールは遠くまで飛ぶというわけです。
ボールで遠くまで飛ぶというわけです。

理屈の上では、スピードをどんどん大きくすれば地球の反対側まで飛んで、ようやく落ちるようになります。

地球よりも、大きなまるい道筋を通るようになれば地面とはめぐりあわなくなり、落ちなくなるわけです。
このときの速さは、毎秒約8キロメートルほどです。

こうなると、もうボールは地上に落ちなくなり、つきのように地球をまわります。つまり人工衛星となるわけです。

この速さをさらに速くすれば道筋は投げ出した場所とは反対側のほうで、だんだん地球から遠ざかるようになり、細長くなっていきます。

速さが毎秒10.9キロメートルほどになると、地球から最も遠ざかる点は、だいたい40万キロメートルほどになります。

この距離には月がまわっています。

つまり、このくらいの速さになるとロケットは月のあたりまでいけることになります。

さらに、打ち出しの速さを増してゆくとロケットの到達距離はぐんぐん伸び毎秒11.2キロメートルほどになると、軌道はかなりなく長い楕円、つまり放物線となりもはや地球にはもどってこなくなります。

すなわち地球の引力に打ち勝って、飛び去ってしまうわけです。

火星や金星、もっと遠くの星々に向かうロケットはこのような速さをあたえてやらなければならないわけです。

また、届く距離とともに、届くまでの時間もずいぶんかかります。

それで、それぞれ運動している月や火星などの天体とめぐりあうように打ち出すには方向とともに速さを非常に精密に調節しなければならないのです。

空気の海は、水の海のように目立ちませんが、私たちの頭の上には水にして、厚さ10メートルにも相当する重さの空気がのっています。

したがって、私たちは太陽でも、月でも、星でもすべての天体や宇宙の姿を、みなこの空気の海を通して眺めているにすぎません。

いわば、海の底に住む魚が、地上の世界をみているようなものでしょう。
もっとも、私たちは、この厚い空気のおかげていろいろなものから守られています。

空気と私たちの生活

太陽の光に照らされている地球は、昼間もそれほど暑くならず夜もたいして寒くなりません。

これは、空気がほどよく熱をためておく力をもっているからです。
いわば空気は、地球の布団のような役目をしているわけです。

また、太陽からは目に見える光のほかに、いろいろな光線がきています。
たとえば、波長のたいへん短い紫外線や、Ｘ線などがあります。

そして、これらの光線の中には私たちが、それに直接あたると焼け焦げる、恐ろしいものもあります。

しかし、これらの光線は、空気にすっかりさえぎられてしまって地上までは届かないのです。

また宇宙から、たえず地球に降り注いでいる宇宙線も直接あたれば人体に害があります。
しかし、これも地球をとりまく空気によってずいぶんその力は弱められています。

さらに、地球には毎日、何億とい細かい流れ星が降り注いでいます。
この流れ星も大部分が地球の空気分子と衝突して燃えきってしまいます。

このように空気は、私たちを守ってくれる役目もしているわけです。
ですから空気は、ただ私たちが呼吸をするのになくてはならないなどというだけではないのです。

観測をさまたげる空気

このように、空気は私たちを守ってくれていますが一方では、宇宙観測をさまたげています。

というのは、空気が地球をとりまいているので私たちは、ほかの天体を、空気ごしに眺めているのです。
そのため地上からでは、とても天体の本当の姿をつかむことができません。

私たちの目に感じる光は空気を通り抜けてくるので太陽が出れば明るくなります。

しかし、空気がまったく通さない光や電波もいろいろあります。

したがって、そうしたものは、地上からは調べることができませんし宇宙線や流れ星が空気に入ってくるまえにどんな性質をもっているかを知ることができません。

このように、天体や宇宙の観測・研究には空気が大きなさまたげとなっているのです。

このことは、もっと身近なことでもわかります。

たとえば、私たちが月や火星などの姿を大きな望遠鏡でながめるとたいていゆらめいて見えたり、ぼけたりしていてあまりはっきりと見えることがありません。

これは、たえず揺れ動いて流れている空気の層を通してながめているからです。

このようなわけで昔からの天文学者の望みはなんとかして天体の観測をさまたげている空気を取り除きたいということでした。

それでｍ多くの天文台が少しでも空気の薄い山の頂上や丘などにつくられたのです。

しかし、わたした・乙は、空気を取り除くことはできません。
そのかわりに、地球をとりまく空気の上に出て観測すればよいわけでこれを実現させてくれたのが、ロケット、そして人工衛星です。